自動化設備在新能源領域的發(fā)展
石油作為工業(yè)的主要能源，它是否能再生，一直被各界討論。值得肯定的是，石油并非清潔型能源。一方面，出于環(huán)境生態(tài)的保護，我們不得不尋找清潔型能源來降低對大自然的破壞；另一方面，石油與美元直接掛鉤，在國際形勢復雜的今天，各國都希望發(fā)展新型能源，來擺脫對美元的依賴。
中國是能源消耗大國，但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源結構也發(fā)生深刻變化。據(jù)統(tǒng)計，2018年國內非化石能源占比達14.3%，并且有望在今年達到15%。其中新型能源較為廣泛的是水電、風電、太陽能以及核電。其中，工業(yè)自動化技術及設備，已經(jīng)在新能源發(fā)電的系統(tǒng)構成、功能實現(xiàn)、安全運行、優(yōu)化調度、電能質量保障方面得到廣泛應用，并進一步推動新能源技術的發(fā)展。
工業(yè)自動化在新能源行業(yè)的應用
新能源產業(yè)的過去5年，在政策的刺激下，風力發(fā)電、光伏發(fā)電累積裝機容量穩(wěn)居世界第一。其中自動化技術與設備在新能源發(fā)電領域的應用也日趨成熟。2015年至2019年，工業(yè)自動化在新能源行業(yè)應用規(guī)模，由969.7億上升至1099.3億，年復合增長率為3.2%。隨著新能源發(fā)電項目規(guī)模的逐年提升，工業(yè)自動化在新能源行業(yè)的應用也將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。
自動化設備主要涵蓋了控制、驅動、執(zhí)行、反饋、網(wǎng)絡5個方面，其中包括工控機、SCADA系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、伺服變頻器、傳感器、工業(yè)以太網(wǎng)等。在新能源發(fā)電領域，自動化技術及設備主要用于保障電力系統(tǒng)常規(guī)安全運行，除此之外，還承擔故障檢測、系統(tǒng)自動重構、智能決策等相關工作。
以風力發(fā)電的自動化技術應用為例，風力發(fā)電機組下面的自控子系統(tǒng)，分別有變槳控制系統(tǒng)、偏航控制系統(tǒng)以及變流控制系統(tǒng)。由于風電場通常分布在人煙稀少、環(huán)境惡劣地區(qū)，集中管理難度大，人工運維的效率很低。所以，自動化技術主要用于電場區(qū)域化集中控制，對區(qū)域內個電場集中進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和優(yōu)化，保證風電場的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，以減少電場運營的人力成本。
風電調度自動化系統(tǒng)結構
在光伏領域，自動化系統(tǒng)主要用于光伏電站的電池陣列、匯流箱、逆變器、箱式變電站等一次設備進行實時監(jiān)測和控制，實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)采集、解析、處理、事件記錄、存儲，并通過各種樣式的圖表、趨勢、報表呈現(xiàn)電站的運行情況，對電站數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控。
光伏自動化系統(tǒng)架構
自動化設備的智能化挑戰(zhàn)
從風電、光伏等行業(yè)看出，除了風電機組本體的運行控制外，自動化技術在新能源產業(yè)的應用中，主要還是解決設備的維護和檢測上。無論是風電場、還是光伏發(fā)電，設備一旦失效，就會影響整個機組系統(tǒng)的正常工作，導致系統(tǒng)整體服務中斷。系統(tǒng)的失效，最主要的原因在于認為操作失誤造成。為此，自動化設備在新能源產業(yè)的價值，則體現(xiàn)可靠性和人力成本兩方面。
控制系統(tǒng)對發(fā)電站運行的檢測、控制、優(yōu)化至關重要。風向風速傳感器、轉速轉角傳感器、振動傳感器、溫度傳感器等設備，大量應用于新能源產業(yè)中。隨著工業(yè)化、信息化融合更加緊密，新能源發(fā)電的控制系統(tǒng)技術作為自動控制層的核心，面臨這智能化的挑戰(zhàn)。
當前，風電機組的檢測和防護方面，給自動化技術和設備提出新的需求。如機組的振動、變形等狀態(tài)檢測和控制，海上風機的銹蝕檢測與防護等等。未來的新能源產業(yè)，需要在工業(yè)云平臺、大數(shù)據(jù)平臺等智能化平臺輔助下，控制系統(tǒng)具有更精準的檢測能力，更強大的數(shù)據(jù)分析能力和數(shù)據(jù)傳輸能力。